[发明专利]一种智能电容交流无浪涌电流开关投切的实现方法

说明书

技术领域

本发明涉电力行业，具体涉及智能电容交流无浪涌电流开关投切的实现方法。

背景技术

目前智能电容行业对于负载为电容器的投切，通常选择触点电流容量比负载电流更大的开关、或选用耐电流冲击、耐高温触点的开关、或采用计算机技术设计的同步开关及它们的组合，这几种方式存在体积大、寿命短、成本高、浪涌电流大等不足。对于降低成本、提高竞争力、缩小尺寸来说，通常选择同步开关投切的方案。

采用计算机检测和控制技术设计的智能电容，理想状况下是在电压过零或电流过零时同步投切。但过零投切都无法避免开关弹跳造成的多次投切，以及开关一致性、重复性造成的离散投切，出现浪涌电流过大的现象。

由于较大的浪涌电流，频繁投切使得电容温度升高和对电容镀膜的冲击，使得智能电容设备中电容器的寿命缩短。

由于开关无法做到投切断开点与电流过零点完全同步，在断开时造成电容器残留电压的存在；如果此时智能电容需要投切闭合，就必须等待电容器残留电压自然放电后，才能被再次投切闭合使用，这样就无法适应负载的变化达到及时响应投切的目的。

发明内容

本发明描述了智能电容交流无浪涌电流开关投切的实现方法，包括：主开关(K1)，辅助开关(K2) 和二极管(D)，以及主开关和辅助开关投切的序列。

在主开关两端，并接一个由辅助开关和二极管串接构成的同步回路。

本发明中主开关和辅助开关投切的闭合序列，如以下描述：在主开关两端交流电压对于二极管处于反向关断时间窗口期间，辅助开关产生闭合动作。辅助开关闭合后，流过同步回路的电流为零；在主开关两端交流电压对于二极管处于正向导通时间窗口期间，主开关产生闭合动作，负载电流从正向导通的二极管流出平滑地过渡到从主开关流出；因为导通时，主开关两端的电压为二极管正向导通压降，所有主开关闭合过程中不会产生浪涌电流。

本发明中主开关和辅助开关投切的断开序列，如以下描述：辅助开关在二极管处于正向导通期间闭合。在主开关两端交流电压对于二极管处于正向导通时间窗口期间，主开关产生断开动作；因为在断开时，主开关两端电压为二极管正向导通压降，所以主开关断开过程中不会产生浪涌电流。在主开关两端交流电压对于二极管处于反向关断时间窗口期间，辅助开关产生断开动作。负载电流随着二极管从正向导通到反向关断被断开。

本发明的目的在于提供一种实现方法，解决目前电力行业对于大功率、大电流及容性负载的投切的难题，具有无浪涌电流、寿命长、成本低、测控简单等特点。不仅限于智能电容的开关投切应用，同样适用于不同类型的交流开关，如同步开关、防爆开关、无干扰开关等场合。

附图说明

附图1为开关投切实现方法原理图。图中交流电源输入Vin，主开关K1，辅助开关K2和二极管 D。负载Load和主开关两端的电压V_K1及电流I_L。

附图2为阻性负载闭合时序图

附图3为阻性负载断开时序图

具体实施方法

需要说明的是，附图是以阻性负载应用为参考说明其发明的实现方法，在不冲突的情况下，同样适用于容性负载和感性负载应用。以下参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

投切开关闭合动作开始阶段，见图2中①：此时主开关和辅助开关都处于断开状态，负载断开没有电流流过。投切开关闭合动作序列阶段，见图2中②：根据主开关两端V_K1电压的变化计算出辅助开关闭合时间窗口和主开关闭合时间窗口位置，在辅助开关闭合窗口时间内闭合K2，在主开关闭合窗口时间内闭合K1。投切开关闭合动作完成阶段，见图2中③：保持主开关闭合状态，辅助开关为任意状态，达到开关闭合投切目的。

投切开关断开动作开始阶段，见图3中①：主开关闭合的状态下闭合辅助开关，负载电流经由主开关流过。投切开关断开动作序列阶段，见图3中②：根据负载电流I_L的变化计算出辅助开关闭合时间窗口和主开关闭合时间窗口位置，在主开关断开窗口时间内断开K1，在辅助开关断开窗口时间内断开K2。投切开关断开动作完成阶段，见图3中③：保持主开关和辅助开关断开状态，达到开关断开投切目的。